С помощью датчиков тепловых потоков

Объект исследования: функциональная система диагностирования тепло-нагруженных деталей.

Результаты, полученные лично авторами: разработана система диагнос-тирования теплонагруженных деталей с помощью датчиков тепловых потоков.

 

По анализу технической литературы выявлено, что для диагностирования теплонагруженных деталей предлагается использовать термопары.

Функциональная система диагностирования теплонагруженных деталей с помощью термопары имеет следующие недостатки:

1. Невозможность определить нахождение активного спая термопары.

2. Термопара меряет температуру детали (пока не нагреется деталь, она ее не показывает), то есть большая инерционность.

При измерении теплонагружённых деталей, датчик теплового потока имеет свои преимущества:

1. На основании п. 2, датчик легко тарируется на мгновенное изменение теплового нагружения детали, т.е. скорости изменения температуры.

2. Датчик теплового потока не искажает нагружения, т.к. изготовлен из материала объекта.

3. Датчик даёт сигнал на изменение тепловой нагрузки.

4. Кроме этого датчик сигнализирует о критическом состоянии объекта (двигателя, электронной аппаратуры и т.д.).

На рис.1 представлена схема датчика теплового потока

 

Рис.1. Конструкция датчика теплового потока

 

 

Датчик теплового потока содержит промежуточную стенку 1 в виде круглой шайбы, выполненной из материала исследуемой детали, на тепловоспринимающей 2 и отводящей 3, на её плоскостях установлены по термопарному спаю 4 и 5 заподлицо с плоскостями. При этом от спая на тепловоспринимающей плоскости 2 от точечного спая 4 толщиной 0,1 мм отходит один изолированный электрод 6, а на отводящей плоскости 3 ― два изолированных электрода 7 и второй, который состоит из разноименных электродов 8 и 9, соединённых термопарным спаем 10.

При этом сигнал от электродов 9 и 7 создает сигнал для определения температуры датчика, а следовательно, температуры системы, где он установлен; от электродов 6 и 7 – сигнал для вычисления величины теплового потока, который нагружает исследуемую систему, в частности детали двигателя.

Для применения датчика теплового потока с целью функционального диагностирования применим следующую схему (рис. 2).

 

 

Рис. 2. Схема работы датчика теплового потока

 

1. ДТП – датчик теплового потока.

2. СУ1 и СУ2 - сумматоры или сравнивающие устройства.

3. У1 и У2 – уставки (предельные параметры, при которых срабатывает система).

4. ИУ1 и ИУ2 – исполнительные механизмы.

Например, при повышении температуры теплонагруженной детали двигателя, ДТП начинает мгновенно реагировать и поступает сигнал на СУ1. Если этот сигнал больше установочного сигнала от У1, то поступает сигнал на исполнительный механизм ИУ1. В системе охлаждения, а именно в гидромуфту, поступает дополнительно жидкости, увеличиваются крутящие моменты, передаваемые или на вентилятор, или водяной насос. Увеличивается поток охлаждающего агента, улучшается охлаждение детали. Если не достаточно охлаждение, то сигнал поступает на сумматор СУ2, сравнивается с сигналом от уставки У2. При превышении сигнала от СУ2 на сигналом от У2 поступает сигнал на исполнительный механизм ИУ2 и производится экстренная остановка системы.

Материал поступил в редколлегию 04.04.2017

УДК 621.4

Яськов П.А.

Научный руководитель: доцент кафедры «Тепловые двигатели», к.т.н.,

В.В. Рогалев.

mailto:[email protected]